シートメタル曲げ設計のエキスパートヒント: 形状、強度、精度

曲げは変形の一形態であり、シートメタル加工における3つの主要プロセスの一つです。他の二つは切断と接合です。曲げは、ワークピースをクランプやダイスで固定し、ワークピースの特定領域に戦略的に力を加えることで行われます。加える力は材料の降伏強度を超え、部品の塑性変形を引き起こす必要があります。このプロセスにより、軸上でV字、U字、チャンネル形状が生成され、新しい部品ジオメトリが作られます。曲げは形状を変えますが、ワークピースの体積は変わりません。

シートメタル曲げの種類

シートメタル曲げにはさまざまな方法があります:

エアベンディング: 上ダイス (パンチ) と下ダイスの2つのダイスを使用。下ダイスはV字開口を持ちます。パンチがシートメタルを下ダイスに押し込みます。エアベンディングは他の方法ほど精密ではありません。

ボトミング: この方法では、パンチによってシートメタルがダイス表面に押し付けられます。金属はダイスと同じ最終角度を取ります。約3mm厚のシートでは、Vダイス開口の最適幅は材料厚の6倍、12mm厚では約12倍です。

コイニング: エアベンディングに似ていますが、使用する力は通常エアベンディングの5〜30倍。これによりはるかに高い精度が得られます。

折り曲げ: クランプビームで金属の長い側を保持。ビームは自由に上下し、シートを曲げプロファイルに沿って曲げます。正負両方の曲げ角度が可能です。

ワイピング: シートの長い側をクランプし、ツールが上下して金属を曲げプロファイルに沿って曲げます。ワイピングは折り曲げより比較的高速ですが、傷やシート損傷の傾向が高いです。

ロータリーベンディング: 上ダイスが自由に回転するシリンダーで構成。最終曲げ形状が切り込まれ、マッチする下ダイスがあります。ロールがシートに接触すると回転し、シートを曲げます。

ジョグルベンディング: オフセット曲げです。2つの反対曲げはそれぞれ90度未満。中立ウェブが反対曲げを分離します。

曲げ設計のヒント

問題のない曲げを確保し、変形を避けるため、設計時に以下の10のヒントが不可欠です。

1. パーツ厚さ

パーツは全体で均一な壁厚を持つ必要があります。Xometry Europeでは最大6.35mm厚までの曲げシートメタルパーツ製造が可能ですが、この公差は主にジオメトリに依存します。

2. 穴とスロットのクリアランス

穴から曲げまでの距離は、材料厚の少なくとも2.5倍必要です。スロットにはより多くのクリアランスが必要。スロットは曲げエッジから材料厚の少なくとも4倍の距離に配置してください。これは穴とスロットが曲げ近くに配置されると変形しやすいためです。また、膨らみ効果を避けるため、これらの特徴をパーツエッジから材料厚の少なくとも2倍の距離に配置してください。

3. 曲げ半径

曲げ半径は、パーツの破損や歪みを防ぐため、材料厚の最低1倍必要です。また、コストを最小化するため曲げ半径を一貫させるべきです。

同一平面上のすべての曲げは一方向に設計し、パーツの再配向を防ぎます。これにより時間とコストの両方を節約できます。

大型で厚いパーツに小さな曲げを設けるべきではありません。不正確になりやすいためです。経験則として、内側曲げ半径は少なくとも材料厚と等しいべきです。

4. カール

カールの外側半径は、材料厚の少なくとも2倍必要です。

また、穴からカールまでの距離は、カール半径プラス材料厚以上必要。他の曲げは、カールから材料厚の6倍プラスカール半径以上の距離に配置してください。

5. ザグリのクリアランス

シートメタルパーツのザグリは通常ハンドツールで生産されます。深さは材料厚の0.6倍を超えてはなりません。つまり、10mm厚材料のザグリ最大深さは6mmです。

さらに、ザグリは曲げから材料厚の3倍、エッジから4倍、互いから8倍の最小距離を持つ必要があります。

6. ヘム

ヘムはパーツエッジに作られる折り返しで、安全で丸みを帯びたエッジを作ります。異なる設計ルールを持つ3つのヘム設計があります。

オープンヘムの場合、最小内径は材料厚以上であるべきで、より大きい直径は円形度の喪失を招きます。完璧な曲げを確保するため、リターン長は材料厚の4倍であるべきです。

ティアドロップヘムも最小内径が材料厚以上であるべき。開口は材料厚の1/4以上、ラン長は半径に沿って材料厚の4倍以上であるべきです。

7. 面取り側面

フランジの面取りは、曲げのために十分なスペースを残し、変形したパーツを避ける必要があります。

8. 隣接する曲げ

連続する曲げは、絶対に必要でない限り避けるべきです。連続曲げの一般的な問題は、すでに曲げられたパーツをダイスにフィットさせるのが難しいことです。しかし、避けられない場合、中間部分はフランジより長くする必要があります。

9. ノッチとタブのクリアランス

ノッチから曲げまでの距離は、材料厚の3倍プラス曲げ半径以上であるべきです。一方、タブは互いから1mmまたは材料厚のどちらか大きい方の距離を保つ必要があります。

10. リリーフカット

リリーフカットは、曲げでの膨らみと裂け目を避けるために不可欠です。リリーフカットの幅は少なくとも材料厚と等しく、長さは曲げ半径より長くする必要があります。

必要曲げ力の計算

ワークピースに正しい曲げを作るにはさまざまな要因が関わります:

• 材料の曲げ強度
• 曲げ度合い
• ワークピース厚さ
• 曲げ角度
• 内部半径
• Vダイス開口
• 最小内部エッジ

以下のチャートは、曲げ強度42kg/mm²の軟鋼S235を、さまざまな厚さ、形状、90°の角度でV曲げするのに必要な曲げ力を計算するのに使用できます。変数パラメータは以下の通り:

• S (mm) - ワークピース厚さ
• V (mm) - Vダイス開口
• B (mm) - 最小内部エッジ
• Ri (mm) - 内部半径

結論

Xometry Europeでは、アルミニウム、鋼、銅合金などのシートメタルから部品を作成する高精度、高速、高品質なシートメタル曲げおよび加工サービスを提供しています。自動曲げ技術を使用し、完成部品の高精度と品質を保証します。

ご要望に応じて後処理も実施します。インスタント見積もりプラットフォームでモデルをアップロードし、即時見積もりを取得してください。